1、中华人民共和国国家标准地基动力特性测试规范中华人民共和国建设部年月日中华人民共和国机械工业部机械工业部设计研究院中国水利水电科学研究院北京市勘察设计研究院同济大学机械工业部勘察设计院李席珍俞培基吴学方郝增志吴成元单志康黄进张守华霍志人李政总则为了统一地基动力特性的测试方法确保测试质量为工程设计提供可靠的动力参数制订本规范本规范适用于各类建筑物和构筑物的天然地基和人工地基的动力特性测试地基动力特性的测试应根据工程的实际需要采用下列一种或几种测试方法在分析比较的基础上确定地基动力参数对于动力机器基础设计所需的地基动力参数必须采用激振法测试激振法测试振动衰减测试地脉动测试波速测试循环荷载板测试振动三
2、轴和共振柱测试地基动力特性测试除应符合本规范的规定外尚应符合国家现行有关标准规范的规定术语符号术语水平回转耦合振动基础沿一水平轴平移并绕另一水平轴同时产生回转振动的耦合振动地脉动由气象海洋地壳构造活动的自然力和交通等人为因素所引起的地球表面固有的微弱微米级振动压缩波介质中质点的位移方向平等于波传播方向的波剪切波介质中质点的位移方向垂直于波传播方向的波破坏振次试样达到破坏标准所需的等幅循环应力作用次数动强度比试样面上的动剪强度与初始法向有效应力的比值振次比动应力作用下的振次与破坏振次的比值动孔压比在循环应力作用下试样的孔隙水压力增量与侧向有效固结应力的比值动剪应力比试样面上的动剪应力与侧向有效固
3、结应力的比值动剪变模量比对应于某一剪应变幅的动剪变模量与同一固结应力条件下的最大动剪变模量的比值符号作用和作用效应基础竖向振动的共振振幅基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点水平振幅基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点竖向振幅基础扭转振动共振峰点水平振幅基础有阻尼固有频率基础竖向振动的共振频率基础水平回转耦合振动第一振型共振频率基础竖向无阻尼固有频率基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率基础水平向无阻尼固有频率基础回转无阻尼固有频率基础扭转振动的共振频率基础扭动振动无阻尼固有频率试样系统扭转振动的共振频率试样系统纵向振动的共振频率计算指标地基抗压刚度地基抗剪刚度地基抗弯刚度地基抗扭刚度单桩抗
4、压刚度桩基抗弯刚度地基水平回转向第一振型阻尼比地基水平回转向第一振型阻尼比地基扭转向阻尼比测试基础的质量基础竖向振动的参振总质量包括基础激振设备和地基参加振动的当量质量基础水平回转耦合振动的参振总质量包括基础激振设备和地基参加振动的当量质量基础扭转振动的参振总质量包括基础激振设备和地基参加振动的当量质量压缩波波速剪切波波速瑞利波波速地基能量吸收系数地基的动泊松比地基的技师密度地基的动弹性模量地基的剪变模量试样剪应变模量试样轴应变幅试样扭转向阻尼比试样纵向阻尼比试样轴向动应力幅平均有效主应力有效大主应力有效小主应力潜在破裂面上的初始法向有效应力潜在破裂面上的初始剪应力潜在破裂面上的动强度潜在破裂
5、面上的地震总应力抗剪强度试样面上的动强度比加荷时地基变形量卸荷时地基塑性变形量地基弹性变形量几何参数测试基础底面积试样直径测试基础高度基础重心至基础顶面的距离基础重心至基础底面的距离基础重心至激振器水平扰力的距离试样高度测试基础的埋置深度基础底面对通过其形心轴的惯性矩基础底面对通过其形心轴的极惯性矩基础底面对通过其重心轴的转动惯量基础底面对通过其重心轴的极转动惯量计算参数基础埋深对地基抗压刚度的提高系数基础埋深对地基抗剪刚度的提高系数基础埋深对地基抗弯刚度的提高系数基础埋深对地基抗扭刚度的提高系数基础埋深对竖向阻尼比的提高系数基础埋深对水平回转向第一振型阻尼比的提高系数基础埋深对扭转向阻尼比的
6、提高系数测试基础的埋深比与基础底面积及底面静应力有关的换算系数基本规定地基动力特性现场测试时应具备下列资料建筑场地的地质勘察资料建筑场地的地下管道电缆等的平面图和纵剖面图建筑场地及其邻近的干扰振源地基动力特性测试前应根据选定的测试方法制订测试方案测试方案宜包括下列内容测试目的及要求测试荷载加载方法和加载设备测试内容具体方法和测点仪器布置图数据处理方法激振法测试时应有预埋螺栓或预留螺栓孔的位置图现场测试时测试设备仪器均应有防风防雨雪防晒和防摔等保护措施测试场地应避开外界干扰振源测点应避开水泥沥青路面地下管道和电缆等测试报告应包括原始资料测试结果分析意见和测试结论等内容激振法测试一般规定本章适用于
7、强迫振动和自由振动测试天然地基和人工地基的动力特性为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数属于周期性振动的机器基础应采用强迫振动测试除桩基外天然地基和其它人工基的测试应提供下列动力参数地基抗压抗剪抗弯和抗扭刚度系数地基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比地基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量桩基应提供下列动力参数单桩的抗压刚度桩基抗剪和抗扭刚度系数桩基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比桩基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量基础应分别做明置和埋置两种情况的振动测试对埋置基础其四周的回填土应分层夯实激振法测试时除应具备本规范第条规定的有关资料外尚应具备下列资料机器的型号转速功率等设
8、计基础的位置和基底标高当采用桩基时桩的截面尺寸和桩的长度及间距测试结果应包括下列内容测试的各种幅频响应曲线地基动力参数的试验值可根据测试成果按本规范附录第条的格式计算确定地基动力参数的设计值可按本规范附录第条的格式计算确定设备和仪器强迫振动测试的激振设备应符合下列要求当采用机械式激振设备时工作频率宜为当采用电磁式激振设备时其扰力不宜小于自由振动测试时竖向激振可采用铁球其质量宜为基础质量的传感器宜采用竖直和水平方向的速度型传感器其通频带应为阻尼系数应为传感器宜采用竖直和水平方向的速度型传感器其通频带应为阻尼系数应为电压灵敏度不应小于最大可测位移不应小于放大器应采用带低通滤波功能的多通道放大器其振
9、幅一致性偏差应小于相位一致性偏差应小于折合输入端的噪声水平应低于电压增益应大于采集与记录装置采用多通道数字采集和存储系统其模转换器位数不宜小于位幅度畸变小于电压增益不宜小于数据分析装置应具有频谱分析及专用分析软件功能其内存不应小于硬盘内存不应小于并应具有抗混淆滤波加窗及分段平滑等功能仪器应具有防尘防潮性能其工作温度应在范围内测试仪器应每年在标准振动台上进行系统灵敏度系数的标定以确定灵敏度系数随频率变化的曲线测试前的准备工作块体基础的尺寸应采用其数量不宜少于个当根据工程需要曜体数量超过个时超过部分的基础可改变其面积或高度桩基础采用根桩桩间距应取设计桩基础的间距桩台边缘至桩轴的距离可取桩间距的桩台
10、的长宽比应为其高度不宜小于当需做不同桩数的对比测试时应增加桩数及相应桩台的面积测试基础应置于设计基础工程的邻近处其土层结构宜与设计基础的土层结构相类似测试基础的混凝土强度等级不宜低于基坑坑壁至测试基础侧面的距离应大于坑底应保持测试土层的原状结构坑底面应保持水平面测试基础的制作尺寸应准确其顶面应随捣随抹平当采用机械式激振设备时地脚螺栓的埋置深度应大于地脚螺栓或预留孔在测试基础平面上的位置应符合下列要求当做竖向振动测试时激设备的竖向扰力鹫民基础的重心在同一竖直线上当做水平振动测试时水平扰力宜在基础沿长度方向的轴线上测试方法强迫振动安装机械式激振设备时应将地脚螺栓拧紧在测试过程中螺栓不应松动安装电磁
11、式激振设备时其竖向扰力作用点应与测试基础的重心在同一竖直线上水平扰力作用点宜在基础水平轴线侧面的顶部竖向振动测试时应在基础顶面沿长度方向轴线的两端各布置一台竖向传感器见图图激振设备及传感器的布置图激振设备传感器测试基础水平回转振动测试时激振设备的扰力应为水平向在基础顶面沿长度方向轴线的两端各布置一台竖向传感器在中间布置一台水平向传感器扭转振动测试时应在测试基础上施加一个扭转力矩使基础产生绕竖轴的扭转振动传感器应同相位对称布置在基础顶面沿水平轴线的两端其水平振动方向应与轴线垂直幅频响应测试时激振设备的扰力频率间隔在共振区外不宜大于在共振区内应小于共振时的振幅不宜大于输出的振动波形应采用显示器监视
12、待波形为正弦波时方可进行记录自由振动竖向自由振动的测试可采用铁球自由下落冲击测试基础顶面的中心处实测基础的固有频率和最大振幅测试次数不应少于次水平回转自由振动的测试可水平冲击测试基础水平轴线侧面的顶部实测基础的因有频率和最大振幅测试次数不应少于次传感器的布置应与强迫振动测试时的布置相同数据处理强迫振动数据处理时应作富氏谱或功率谱各通道采样点数宜取采样频率应符合采样定理分段平滑段数不宜小于并宜加窗函数处理数据处理结果应得到下列幅频响应曲线竖向振动为基础竖向振幅随频率变化的幅频响应曲线曲线水平回转耦合振动为基础顶面测试点沿轴的水平振幅随频率变化的幅频响应曲线曲线及基础顶面测试点由回转振动产生的竖向
13、振幅随频率变化的幅频响应曲线曲线扭转振动为基础顶面测试点在扭转扰力矩作用下的水平振幅随频率变化的幅频响应曲线曲线地基竖向阻尼比应在幅频响应曲线上选取共振峰峰点和以下不少于三点的频率和振幅见图图按下列公式计算式中地基竖向阻尼比由第点计算的地基竖向阻尼比基础竖向振动的共振频率基础竖向振动的共振振幅在幅频响应曲线上选取的第点的频率在幅频响应曲线上选取的第点的频率所对应的振幅注上述公式适用于变扰力对于常扰力地基竖向阻尼比的计算公式与之相同只需将公式改为即可图变扰力的幅频响应曲线图常扰力的幅频响应曲线基础竖向振动的参振总质量应按下列公式计算当为变扰力时当为常扰力时式中基础竖向振动的参振总质量包括基础激振
14、设备和地基参加振动的当量质量当大于基础质量的倍时应取等于基础质量的倍激振设备旋转部分的质量激振设备旋转部分质量的偏心距电磁式激振设备的扰力基础竖向无阻尼固有频率地基的抗压刚度系数单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度应按下列公式计算当为变扰力时式中地基抗压刚度地基抗压刚度系数单桩抗压刚度桩基抗弯刚度第根桩的轴线至基础底面形心回转轴的距离桩数当为常扰力时地基抗压刚度系数单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度应按公式计算地基抗压刚度可按下式计算地基水平回转向第一振型阻尼比应在曲线上选取一第一振型的共振频率和频率为所对应的水平振幅见图图按下列公式计算当为变扰力时当为常扰力时式中地基水平回转向第一振型阻尼比基础水平回转耦合振
15、动第一振型共振峰点水平振幅频率为所对应的水平振幅图变扰力的幅频响应曲线图常扰力的幅频响应曲线基础水平回转耦合振动的参振总质量应按下列公式计算当为变扰力时式中基础水平回转耦合振动的参振总质量包括基础激振设备和地基参加振动的当量质量当大于基础质量的倍时应取等于基础质量的倍基础第一振型转动中心至基础重心的距离基础重心处的水平振幅基础第一振型共振峰点的回转角位移两台竖向传感器的间距基础长度基础高度基础重心至基础顶面的距离基础重心至基础底面的距离基础重心至基础底面的距离基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率第台传感器测试的基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点竖向振幅第台传感器测试的基础水平回转耦合振
16、动第一振型共振峰点竖向振幅基础回转半径当为常扰力时基础第一振型转动中心至基础重心的距离应按公式计算参振总质量应按下列公式计算地基的抗剪刚度和抗剪刚度系数应按下列公式计算当为变扰力时式中地基抗剪刚度地基抗剪刚度系数基础水平向无阻尼固有频率当为常扰力时地基的抗剪刚度和抗剪刚度系数应按公式计算应按公式计算地基的抗弯刚度和抗弯刚度系数应按下列公式计算当为变扰力时式中地基抗弯刚度地基抗弯刚度系数基础回转无阻尼固有频率基础对通过其重心轴的转动惯量基础底面对通过其形心轴的惯性矩当为常扰力时地基抗弯刚度和抗弯刚度系数应按公式计算应按公式计算地基扭转向阻尼比应在曲线上选取共振频率和频率为所对应的水平振幅按下列公
17、式计算当为变扰力时当为常扰力时式中地基扭转向阻尼比基础扭转振动的共振频率基础扭转振动共峰点水平振幅频率为所对应的水平振幅基础扭转振动的参振总质量应按下列公式计算式中基础扭转振动的参振总质量包括基础激振设备和地基参加振动的当量质量基础对通过其重心轴的极转动惯量基础扭转振动无阻尼固有频率基础扭转振动无阻尼固有圆频率激振设备的扭转力矩扭转轴至实测振幅点的距离地基的抗扭刚度和抗扭刚度系数应按下列公式计算式中地基抗扭刚度地基抗扭刚度系数基础底面对通过其形心轴的极惯性矩自由振动地基竖向阻尼比应按下式计算式中第周的振幅第周的振幅自由振动周期数基础竖向振动的参振总质量应按下列公式计算图图式中基础最大振幅基础有
18、阻尼固有频率铁球自由下落时的速度铁球下落高度铁球回弹高度回弹系数铁球的质量两次冲击的时间间隔地基抗压刚度单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度应按下列公式计算图竖向自由振动图竖向自由振动波形地基水平回转向第一振型阻尼比应按下式计算式中第一周的水平振幅第周的水平振幅地基的抗剪刚度和抗弯刚度应按下列公式计算图图图水平回转耦合转动图水平回转耦合振动波形式中基础的质量基础对通过其底面形心轴的转动惯量基础顶面的水平振幅基础底面的水平振幅基础水平回转耦合振动第一振型有阻尼固有频率地基动力参数的换算由明置块体基础测试的地基抗压抗剪抗扭刚度系数以及由明置桩基础测试的抗剪抗扭刚度系数用于机器基础的振动和隔振设计时应进行底面
19、积和压力换算其换算系数应按下式计算式中与基础底面积及底面静应力有关的换算系数测试基础的底面积设计基础的底面积当时应取测试基础底面的静应力设计基础底面的静应力当时应取测试基础埋深作用对设计埋置基础地基的抗压抗弯抗剪抗扭刚度的提高系数应按下列公式计算式中基础埋深对地基抗压刚度的提高系数基础埋深对地基抗剪刚度的提高系数基础埋深对地基抗弯刚度的提高系数基础埋深对地基抗扭刚度的提高系数明置测试块体基础或桩基础的地基抗压刚度明置测试块体基础或桩基础的地基抗剪刚度明置测试块体基础或桩基础的地基抗弯刚度明置测试块体基础或桩基础的地基抗扭刚度埋置测试块体基础或桩基础的地基抗压刚度埋置测试块体基础或桩基础的地基抗
20、剪刚度埋置测试块体基础或桩基础的地基抗弯刚度埋置测试块体基础或桩基础的地基抗扭刚度测试块体基础或桩基础的埋深比设计块体基础或桩基础的埋深比测试块体基础或桩基础的埋置深度由明置块体基础或桩基础测试的地基竖向水平回转向第一振型和扭转向阻尼比用于动力机器基础设计时应按下列公式计算式中明置测试块体基础或桩基础的地基竖向阻尼比明置测试块体基础或桩基础的地基水平回转向第一振型阻尼比明置测试块体基础或桩基础的地基扭转向阻尼比明置设计基础的地基竖向阻尼比明置设计基础的地基水平回转向第一振型阻尼比明置设计基础的地基扭转向阻尼比与基础的质量比有关的系数测试块体基础或桩基础的质量测试块体基础或桩基础的质量比设计基础
21、的质量比测试基础埋深作用对设计埋置基础地基的竖向水平回转向每一振型和扭转向阻尼比的提高系数应按下列公式计算式中基础埋深对竖向阻尼比的提高系数基础埋深对水平回转向第一振型阻尼比的提高系数基础埋深对扭转向阻尼比的提高系数埋置测试的块体基础或桩基础的地基竖向阻尼比埋置测试的块体基础或桩基础的地基水平回转向每一振型阻尼比埋置测试的块体基础或桩基础的地基扭转向阻尼比由明置块体基础或桩基础测试的竖向水平回转向和扭转向的地基参加振动的当量质量当用于计算机器基础的固有频率时应分别乘以设计基础底面积与测试基础底面积的比值由根或根桩的桩基础测试的单桩抗压刚度当用于桩数超过根桩的桩基础设计时应分别乘以群桩效应系数或
22、振动衰减测试一般规定本章适用于振动波沿地面衰减的测试为机器基础的振动和隔振设计提供地基动力参数下列情况应采用振动衰减测试当设计的车间内同时设置低转速和高转速的机器基础且需计算低转速机器基础振动对高转速机器基础的影响时当振动对邻近的精密设备仪器仪表或环境等产生有害的影响时振动衰减测试的振源可采用测试现场附近的动力器公路交通铁路等的振动当现场附近无上述振源时可采用机械式激振设备作为振源当进行竖向和水平向振动衰减测试时基础应埋置测试用的设备和仪器可按本规范第节的规定选用测试基础激振设备的安装和准备工作等应符合本规范第节的规定测试记录表可按本规范附录振动衰减测试记录表的格式整理不同激振频率测试的地面振
23、幅随距振源的距离而变化的曲线不同激振频率计算的地基能量吸收系数随距振源的距离而变化的曲线测试方法振动衰减测试的测点不应设在浮砂地草地松软的地层和冰冻层上当进行周期性振动衰减测试时激振设备的频率除应采用工程对象所受的频率外尚应做各种不同激振频率的测试测点应沿设计基础所需的振动衰减测试的方向进行布置测点的间距在距离基础边缘小于等于范围内宜为距离基础边缘大于且小于等于范围内宜为距离基础边缘大于且小于范围内宜为距离基础边缘以外时宜大于见图测试半径应大于基础当量半径的倍基础当量半径应按下式计算图振动衰减测点布置图测试时应记录传感器与振源之间的距离和激振频率当在振源处进行振动测试时传感器的布置宜符合下列规
24、定当振源为动力机器基础时应将传感器置于沿振动波传播方向测试的基础轴线边缘上当振源为公路交通车辆时可将传感器置于行车道沿外处当振源为铁路交通车辆时可将传感器置于距铁路轨外处当振源为锤击预制桩时可将传感器置于距桩边处当振源为重锤夯击土时可将传感器置于夯击点边缘外处数据处理振动衰减测试的资料可按本规范附录的记录表格式整理数据处理时应绘制由各种激振频率测试的地面振幅随距振源的距离而变化的曲线图地基能量吸收系数可按下列计算式中地基能量吸收系数激振频率测试基础的振幅距振源的距离为处的地面振幅无量纲系数可按现行国家标准动力机器基础设计规范附录地面振动衰减的计算的有关规定采用地脉动测试一般规定本章适用于周期在
25、振幅小于的地脉动测试为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值测试结果应包括下列内容测试资料的数据处理方法及分析结果脉动时程曲线富氏谱或功率谱图测试成果表设备和仪器地脉动测试系统应符合下列要求通频带应选择为信噪比应大于低频特性应稳定可靠系统放大倍数不应小于测试系统应与数据采集分析系统相配接传感器除应符合本规范第条的要求外也可采用频率特性和灵敏度等满足测试要求的加速度型传感器对地下脉动测试用的速度型传感器通频带应为并应严格密封防水放大器应符合下列要求当采用速度型传感器时放大器应符合本规范第条的要求当采用加速度型传感器时应采用多通道适调放大器信号采集与分析系统宜采用多通道模数转换器位数不宜小
26、于位曲线与图形显示不宜低于图像清晰度指标并应具有抗混淆滤波功能低通滤波宜为计算机内存不应小于并应具有加窗功能和时域频域分析软件测试食品应每年在标准振动台上进行系统灵敏度系数的标定以确定灵敏度系数随频率变化的曲线测试方法每全建筑场地的地脉动测点不应少于个也可根据工程需要增加测点数量当记录脉动信号时在距离观测点范围内应无人为振动干扰测点宜选在天然土地基上及波速测试孔附近传感器应沿东西南北竖向三个方向布置地下脉动测试时测点深度应根据工程需要进行布置脉动信号记录时应根据所需频率范围设置低通滤波频率和采样频率采样频率宜取每次记录时间不应少于记录次数不得少于次数据处理数据处理宜作富氏谱或功率分析每个样本数
27、据宜采用个点采样间隔宜取并加窗函数处理频域平均次数不宜少于次场地卓越周期应根据卓越频率确定并应按下列公式计算式中场地卓越周期卓越频率卓越频率应按下列规定确定按谱图中最大峰值所对应的频率确定当谱图中出现多峰且各峰的峰值相差不大时可在谱分析的同时进行相关或互谱分析以便对场地脉动卓越频率进行综合评价脉动幅值的确定应符合下列规定脉动幅值应取实测脉动信号的最大幅值确定脉动信号的幅值时应排除人为干扰信号的影响波速测试一般规定本章适用于在土层中用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪切波波速以及用面波法测试瑞利波波速弹性波在岩层中的传播速度也可按照本章的规定测试按本章规定测得的波速值可应用于下列情况计算地基的动弹性模
28、量动剪变模量和动泊松比场地土的类型划分和场地土层的地震反应分析在地基勘察中配合其它测试方法综合评价场地地垢工程力学性质测试结果应包括下列内容单孔法测试的波速结果可按本规范附录第打的格式整理跨孔法测试的波速结果可按本规范附录第条的格式整理面波法测试的波速结果可按本规范附录第条的格式整理设备和仪器激振设备应符合下列要求单孔法测试时剪切波振源应采用锤和上压重物的木板压缩波振源宜采用锤和金属板跨孔法测试时剪切波振源宜采用剪切波锤也可采用标准贯入试验装置压缩波振源宜采用电火花或爆炸等当采用三分量井下传感器时应附有将其固定于井壁的装置其固有频率宜小于地震波主频率的放大器及记录系统应采用多道浅层地震仪其记录
29、时间的分辨率应高于也可按本规范第节的规定选用触发器性能应稳定其灵敏度宜为测斜仪应能测的方位角及的顶角顶角的测试误差不宜大于面波法测试用的设备和仪器可按本规范第节的规定选用测试方法单孔法测试前的准备工作应符合下列要求测试孔应垂直当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时木板的长向中垂线应对准测试孔中心孔口与木板的距离宜为板上所压重物宜大于木板与地面应紧密接触当压缩波振源采用锤击金属板时金属板距孔口的距离宜为测试工作应符合下列要求测试时应根据工程情况及地质分层每隔布置一个测点并宜自下而上按预定深度进行测试剪切波测试时传感器应设置在测试孔内预定深度处固定沿木板纵轴方向分别打击其两端可记录极性相反的两组剪切
30、波波形压缩波测试时可锤击金属板当激振能量不足时可采用落锤或爆炸产生压缩波测试工作结束后应选择部分测点作重复观测其数量不应少于测点总数的跨孔法测试场地宜平坦测试孔宜设置一个振源孔和两个接收孔并布置在一条直线上测试孔的间距在土层中宜取在岩层中宜取测试时应根据工程情况及地质分层第隔布置一个测点钻孔应垂直并宜用泥浆护壁或下套管套管壁与孔壁应紧密接触测试时振源与接收孔内的传感器应设置在同一水平面上测试工作可采用下列方法当振源采用剪切波锤时宜采用一次成孔法当振源采用标准贯入试验装置时宜采用分段测试法当测试深度大于时必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜方位的测试测点间距不应大于当采用一次成孔法测试时测试工作结束
31、后应选择部分测点作重复观测其数量不应少于测点总数的也可采用振源孔和接收孔互换的方法进行检测面波法测试前的准备工作以及对激振设备安装的要求应符合本规范第节和第条的规定测试工作可采用下列方法稳态振源宜采用机械式或电磁式激振设备见图在振源同一侧应放置两台距为的竖向传感器接收由振源产生的瑞利波信号改变激振频率测试不同深度处土层的瑞利波波速电磁式激振设备可采用单一正弦波信号或合成正弦波信号数据处理单孔法压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定应符合下列规定确定压缩波的时间应采用竖向传感器记录的波形确定切波的时间应采用水平传感器记录的波形压缩波或剪切人振源到达测点的时间应按下列公式进行斜距校正图激振设备及传
32、感器的布置图式中压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间相应于波从孔口到达测点的时间压缩波或剪切波从振源到达测点的实测时间斜距校正系数测点的深度振源与孔口的高差当振源低于孔口时为负值从板中心到测试孔的水平距离时距曲线图的绘制应以深度为纵坐标时间为横坐标波速层的划分应结合地质情况按时距曲线上具有不同斜率的折线段确定每一波速层的压缩波波速或剪切波波速应按下式计算式中波速层的压缩波波速或剪切波波速波速层的厚度压缩波或剪切波传到波速层顶面和底面的时间差跨孔法压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定应符合下列规定确定压缩波的时间应采用水平传感器记录的波形确定剪切波的时间应采用竖向传感器记录的波形由振
33、源到达每个测点的距离应按测斜数据进行计算每个测试深度的压缩波波速及剪切波波速应按下列公式计算式中压缩波波速剪切波波速压缩波到达第个接收孔测点的时间压缩波到达第个接收孔测点的时间剪切波到达第个接收孔测点的时间剪切波到达第个接收孔测点的时间由振源到第个接收孔测点的距离由振源到第个接收孔测点的距离由振源到两个接收孔测点距离之差面波法瑞利波波速应按下式计算式中瑞利波波速两台传感器接收到的振动波之间的相位差两台传感器之间的水平距离当为时即为瑞利波波长振源的频率地基的动剪变模量和动弹性模量应按下列公式计算式中地基的动剪变模量地基的动弹性模量地基的质量密度与泊松比有关的系数地基的动泊松比循环荷载板测试一般规
34、定本章适用于在承压板上反复加荷与卸荷测试为大型机床和水压机等基础设计提供地基弹性模量和地基抗压刚度系数循环荷载板测试时除应具备本规范第条规定的有关资料外尚应具备拟建基础的位置和基底标高等资料测试结果应包括下列内容循环荷载板测试记录可按本规范附录的格式整理测试的各种曲线图经修正后的地基弹性变形量地基弹性模量地基抗压刚度系数的测试值及经换算后的设计值设备和仪器加荷装置可采用载荷台或采用反力架液压和稳压等设备载荷台或反力架必须稳固安全可靠其承受荷载能力应大于最大测试荷载的倍当采用千斤顶加荷时其反力支撑可采用重物地锚抗壁斜撑和平洞顶板支撑等测试变形量的仪器应满足测试精度的要求百分表的精度不应低于位移传
35、感器的精度不应低于测试前的准备工作承压板应具有足够的刚度其形状可采用正方形或圆形面积宜为对密实土层面积可采用承压板应设置在设计基础邻近处其土层结构宜与设计基础的土层结构相类似试坑底面的宽度应大于承压板的边长或直径的倍试坑底面应保持水平面并宜在试压表面用中砂层找平其厚度不应小于承压板应与试坑底面紧密接触加荷千斤顶的重心应与承压板的中心在同一竖直线上沉降观测装置的固定点应设置在变形影响区以外测试方法循环荷载的大小和次数应根据设计要求和地基性质确定荷载应分级施加第一级荷载应取试坑底面土的自重变形稳定后再施加掀起循环荷载其增量可按表采用各类土的循环荷载增量表土的名称循环荷载增量淤泥流塑粘性土松散砂土软
36、塑新近堆积黄土稍密的粉细砂可塑硬塑粘性土黄土中密的粉细砂坚硬粘性土密实的中粗砂密实的粘土风化岩石测试方法可采用单荷级循环法或多荷级循环法每一荷级反复循环次数应根据土的类别采用对粘性土宜为次对砂性土宜为次每级荷载的循环时间加荷时宜为卸荷时宜为并同时观测变形量加荷时地基变形量稳定的标准应符合下列要求在静力荷载作用下连续观测中每小时变形量不应超过在循环荷载作用下最后一次循环测得的弹性变形量与前一次循环测得的弹性变形量的差值应小于每一级荷载作用下的弹性变形宜取最后一次循环卸载的弹性变形量数据处理根据测试数据应绘制下列曲线图应力时间曲线图变形时间曲线图变形应力曲线图弹性变形应力曲线图地基弹性变形量应按下
37、列计算式中地基弹性变形量加荷时地基变形量卸荷时地基塑性变形量各级荷载测试的地基弹性变形量可按下列公式进行修正式中经修正后的地基弹性变形量校正值弹性变形应力曲线的斜率地基弹性变形的最后一级荷载作用下的承压板底面总静应力荷级次数第级荷载作用下的弹性变形量第级荷载作用下的承压板底面静应力地基弹性模量可按下式计算式中地基弹性模量承压板上直径承压板上总荷载地基抗压刚度系数可按下式计算按照本章的规定测试的地基抗压刚度系数用于设计基础时应乘以换算系数换算系数应按下式计算式中与承压板底面积及底面静应力有关的系数承压板底面积设计基础的底面积当时应取设计基础底面的静应力当时应取振动三轴和共振柱测试一般规定本章适用
38、于测试细粒土和砂土的动力特性为场地建筑物和构筑物进行动力反应分析以及为地基土和边坡土进行动力稳定性分析提供动力参数根据地基土的类别与工程要求土试样测试应提供下列动力参数土试样的动弹性模量动剪变模量和阻尼比土试样的动强度抗液化强度和动孔隙水压力测试结果应包括下列内容最大动剪变模量或最大动弹性模量与平均有效固结应力的关系动剪变模量比与阻尼比对剪应变幅的关系曲线或动弹性模量比与阻尼比对轴应变幅的关系曲线动强度比与破坏振次的关系曲线地震总应力抗剪强度与潜在破裂面上初始法向有效应力的关系以及相应的地震总应力抗剪强度指标对有关动强度的资料应注明所采用的试样密度固结应力条件破坏标准和相应的等效破坏振次当需提
39、供动孔隙水压力特性的测试资料时可提供动孔压比与振次比的关系曲线也可提供动孔压比与动剪应力比的关系曲线设备和仪器测试设备可采用扭转向激振和纵向激振的共振柱仪以及电磁式液压式气压式和惯性式等各种驱动型式的振动三轴仪设备主机的静力加荷系统和孔隙水压力测量系统应符合现行国家标准土工试验方法标准中有关三轴压缩试验仪器的规定设备主机的动力加载系统其幅值应平衡波形应对称振幅相对偏差与半周期相对偏差不宜大于设备的实测应变幅范围应满足工程动力分析的需要传感器宜采用位移速度加速度孔隙水压力和荷重等传感器记录仪应采用配有微机的数字采集系统当缺乏这种数字采集系统时也可采用函数记录仪配成套的仪器应具有良好的频率响应性能
40、稳定灵敏度高和失真小设备和仪器应每半年进行一次检查和标定测试方法试样的制备和饱和方法应符合现行国家标准土工试验方法标准中有关三轴压缩试验的规定天然地基的试样宜采用原状土制备人工地基的试样制备方法宜与工程现场填土条件相类似饱和试样在周围压力下的孔隙水压力系数不宜小于试样的固结应力条件应根据地基土的测试条件确定每一种试样的初始剪应力比可选用个每一个初始剪应力比相对应的侧向固结应力也可采用个测试时应首先使土试样在静力作用下固结稳定后再在不排水条件下施加动应力或动应变动剪变模量或动弹性模量在共振柱仪上测试时应采用共振法也可采用自由振动法阻尼比测试时宜采用自由振动法动弹性模量和阻尼比在振动三轴仪上测试时
41、应在固定频率的轴向动应力作用下测得试样的动应力动应变滞回圈动应力的作用振次不宜大于次测试动剪变模量或动弹性模量以及阻尼比随应变幅的变化时宜逐级施加动应变幅或动应力幅后一级的振幅可控制为前一级的倍在同一试样上选用允许施加的动应变幅或动应力幅的级数时应避免孔隙水压力明显升高当同时测试动剪变模量和动弹性模量的设备条件不足时可根据动剪变模量与动弹性模量之间的关系进行换算土试样动强度的破坏标准一般可取土试样的弹性应变与塑性应变之和等于与可根据地基土情况和工程重要性在的范围内取值对于可液化土的抗液化强度试验也可采用初始液化作为破坏标准土试样动强度的等效破坏振次应根据工程对象可能承受的循环荷载性质确定土试样
42、的动强度或抗液化强度测试宜在不排水条件下进行在土试样上施加一稳态振动的轴向动应力并应记录应力应变和孔隙水压力的变化过程直至试样达到或超过所规定的破坏标准在同一固结应力条件下动强度测试的试样个数不应少于个对各个试样应施加不同的动应力幅以使实测的破坏振次的分布范围能覆盖工程对象的等效破坏振次在循环应力作用下饱和土孔隙水压力增长特性的测试方法应符合本章第条的规定在振动三轴仪上测试的上述动力特性时施加动应力或动应变的频率应采用工程对象所受循环荷载的频率数据处理动应力动应变和孔隙水压力等物理量应按仪器的的标定系数及试样尺寸由电测记录值进行换算当试样在一端固定另一端为扭转激振的共振柱仪上测试时试样的剪应变
43、幅应按下列公式计算当为圆柱体试样时当为空心圆柱体试样时式中试样剪应变幅试样激振端的角位移幅试样直径试样高度空心圆柱体试样的外径空心圆柱体试样的内径在扭转激振的共振柱仪上测试时试样的动剪变模量应按下式计算式中试样动剪变模量试样质量密度试样系统扭转振动的共振频率扭转向无量纲频率因数扭转向无量纲频率因数应按下列公式计算式中仪器激振端扭转向惯量因数试样转动惯量试样总质量仪器激振端压板系统的转动惯量仪器激振端扭转向阻尼因数仪器激振端压板系统扭转向共振频率对于激振端没有弹簧阻尼器的仪器仪器振端压板系统扭转向自由振动对数衰减率试样扭转向阻尼比应按下列公式计算式中试样扭转向阻尼比试样系统扭转自由振动的对数衰减
44、率试样系统扭转向能量比自由振动的周期数第一周的振幅第周的振幅当试样在纵向激振的共振柱仪上测试时试样的轴应变幅和动弹性模量应按下列公式计算式中试样轴应变幅试样动弹性模量试样激振端的轴位移幅试样系统纵向振动的共振频率纵向无量纲频率因数纵向无量纲频率因数应按下列公式计算式中仪器激振端纵向惯量因数仪器激振端纵向阻尼因数仪器激振端压板系统的质量仪器激振端压板系统纵向共振频率仪器激振端压板系统纵向自由振动对数衰减率应在仪器标定时确定试样纵向阻尼比应按下列公式计算式中试样纵向阻尼比试样系统向自由振动的对数衰减率试样系统纵向能量比当试样在振动三轴仪上测试时试样的动弹性模量和阻尼比应根据记录的动应力一动应变滞回
45、圈见图按下列公式计算式中试样轴向动应力幅动应力一动应变滞回圈的面积如图中阴影线所示图中直角三角形的面积动剪变模量与动弹性模量以及动剪应变幅与动轴应变幅之间可按下列公式进行换算式中试样泊松比在共振柱仪或振动三轴仪上测试的最大剪变模量或最大动弹性模量应绘制它们与二维或三维平均有效主应力的双对数关系曲线图见图图该曲线可用下列公式表达图动应力一动应变滞回圈图最大动剪变模量与平均有效主应力的关系图最大动弹性模量与平均有效主应力的关系当时当时对二维对三维式中最大动剪变模量最大动弹性模量大气压力平均有效主应力有效大主应力有效小主应力对于每一个固结应力条件应在半对数坐标纸上根据测试结果绘制动剪变模量比和阻尼比
46、对剪应变幅对数值的关系曲线见图或绘制动弹性模量比和阻尼比对轴应变幅对数值的关系曲线图动剪变模量比和阻尼比对剪应幅的关系曲线动剪变模量比阻尼比在振动三轴仪上测试记录的动应力动应变和动孔隙水压力的时程曲线上应按本规范第条规定的破坏标准确定达到该标准的破坏振次相应于该破坏振次的试样面上的动强度比应按下式计算式中试样面上的动强度比试样轴向动应力幅对在同一固结应力条件下多个试样的测试结果应在半对数坐标纸上根据测试结果绘制动强度比与破坏振次对数值的关系曲线见图该关系曲线相应于某一初始剪应力比和某一侧向固结应力并按工程要求的等效破坏振次在曲线上确定相应的动强度比图动强度比与破坏振次的关系曲线试样潜在破裂面上
47、的初始法向有效应力和初始剪应力以及相应于工程等效破坏振次的动强度宜按下列公式计算受压破坏时式中潜在破裂面上的初始法向有效应力潜在破裂面上的初始剪应力试样的有效内摩擦角潜在破裂面上的初始剪应力比潜在破裂面上的动强度对应于等效破坏振次的动强度比由图确定潜在破裂面上的地震总应力抗剪强度受拉破坏时及可分别按式及计算宜按下列公式计算当潜在破裂面上的初始剪力比等于零时饱和砂土潜在破裂面上的动强度应按下式计算式中测试条件修正系数其值与静止侧压力系数有关当为时应采用当为时应采用对受破坏与受拉破坏应按下列公式进行判别受压破坏受拉破坏潜在破裂面上的地震总应力抗剪强度与初始法向有效应力之间的关系宜在直角坐标纸上进行
48、整理对应于一定等效破坏振次的地震总应力抗剪强度应按下式计算式中地震总应力抗剪强度的凝聚力地震总应力抗剪强度的内摩擦角对于不同的固结应力条件应分别绘制各自的地震总应力抗剪强度曲线且宜用潜在破裂面上的初始剪力比表示固结应力条件动孔隙水压力数据整理时宜取记录时程曲线上动孔隙水压力的峰值也可根据工程需要取残余动孔隙水压力值当由于土性能影响或仪器性能影响导致测试记录的孔隙水压力有滞后现象时宜对记录进行修正后再作处理根据记录的动孔隙水压力时程曲线与已确定的破坏振次可计算不同振次时的振次比与动孔压比数据对于同一初始剪应力比的所有测试数据宜在直角坐标纸上绘制动孔压比与振次比的关系曲线见图图动孔压比与振次比的关
49、系曲线对于初始剪应力比相同的各个试验可在直角坐标纸上绘制在固定振次作用下的动孔压比与动剪应力比的关系曲线见图也可根据工程需要绘制不同初始剪应力比与不同振次作用下的同类关系曲线附录激振法测试地基动力参数计算表当根据激振法测试的结果确定地基动力参数试验值时可按附表的格式计算当根据激振法测试的结果确定地基动力参数设计值时应按附表图动孔压比与动剪应力比的关系曲线的格式计算地基竖向动力参数测试计算表用于强迫振动测试工程名称基础号状态参数明置埋置明置埋置明置埋置测试计算校核负责人年月地基水平回转向动力参数测试计算表用于强迫振动测试工程名称基础号状态参数明置埋置明置埋置明置埋置测试计算校核负责人地基竖向动力参数测试计算表用于自由振动测试工程名称基础号状态参数明置埋置明置埋置明置埋置测试计算校核负责人地基水平回转向动力参数测试计算表用于自由振动测试的计算表工程名称基础号状态参数基础号状态参数明置埋置明置埋置明置埋置
